专利名称：基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及天线，尤其涉及一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线。
背景技术：
作为有线局域网(Local Area Network, LAN)的延伸，WLAN以无线多址信道作为传输媒介，提供了传统LAN的功能，实现了随时、随地宽带网络接入。并且随着其应用的不断发展，其易安装、易扩展、易管理、易维护、高移动性等特点日益凸现，并逐渐显示了其空前的发展前景。天线作为通信系统中的一个重要的无线电设备，其性能的好坏将直接影响无线电设备的性能。微带天线具有体积小，重量轻，低剖面，能与载体共型，制造简单，成本低， 易集成，容易实现双频、多频段工作等诸多优点，因此近十几年微带天线得到了广泛的研究和发展。适用于宽带WLAN的双频、多频带微带天线也正在得到研究和开发。目前市场上无线局域网中的微带天线一般是将圆形或矩形贴片开槽来提高定向性，但是损耗大，功率小。EBG (Electromagnetic Bandgap，电磁带隙结构)是一种具有带阻特性、慢波特性、高等效特性阻抗特性的周期性微波结构。通过正确地选择散射介质的尺寸、材料和形状，它可以阻止电磁波在某个方向或者所有方向上的传播，已经被广泛地应用在滤波器、功分器等微波电路的设计中。利用这种EBG结构和微带天线相结合可以有效抑制不需要的频段，实现双频微带天线。
发明内容本实用新型为了克服现有技术在无线局域网中频带窄、损耗大，增益低的不足，提供一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线包括微带基板、开口凸字型辐射贴片、电磁带隙辐射单元、电磁带隙辐射结构、阻抗匹配输入传输线、矩形金属接地板；8个电磁带隙辐射单元分列为互不接触的两排构成电磁带隙辐射结构，在阻抗匹配输入传输线两侧分别设有一个电磁带隙辐射结构，微带基板的上表面设有开口凸字型辐射贴片、电磁带隙辐射结构、阻抗匹配输入传输线，开口凸字型辐射贴片下端与阻抗匹配输入传输线相连， 微带基板的下表面设有与阻抗匹配输入传输线和电磁带隙辐射结构相对应的矩形金属接地板，电磁带隙辐射单元为正方形金属板，正方形金属板中间打孔并穿过微带基板和矩形金属接地板。所述的微带基板为Taconic-RF-35材料。所述的微带基板的长度为50mm 52mm， 宽度为38mm 40mm。所述的电磁带隙辐射单元为正方形，正方形边长为4mm 4. 2mm。所述的电磁带隙辐射单元之间的间距相等，间距为0. 2mm 0. 3mm。所述的电磁带隙辐射单元中间圆孔的半径为0. 4mm 0. 6mm。所述的开口凸字型辐射贴片与阻抗匹配输入传输线采用微带线馈电连接，特性阻抗为50 Ω，阻抗匹配输入传输线的微带线宽度为2. 7mnT2. 75mm。 所述的矩形金属接地板的长度与微带基板的长度相等，宽度为17mm 18mm。本实用新型具有增益高，损耗低、双频工作，成本低，易于制作，满足无线局域网的要求。
图1是基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线的结构主视图；图2是基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线的结构后视图；图3是基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线在l、GHz时的插入损耗曲线图；图4是基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线在2. 4GHz时E面的辐射方向图；图5是基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线在2. 4GHz时H面的辐射方向图；图6是基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线在5. 8GHz时E面的辐射方向图；图7是基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线在5. 8GHz时H面的辐射方向图。
具体实施方式
如图1、2所示，基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线包括微带基板1、开口凸字型辐射贴片2、电磁带隙辐射单元3、电磁带隙辐射结构4、阻抗匹配输入传输线5、矩形金属接地板6 ；8个电磁带隙辐射单元3分列为互不接触的两排构成电磁带隙辐射结构 4，在阻抗匹配输入传输线5两侧分别设有一个电磁带隙辐射结构4，微带基板1的上表面设有开口凸字型辐射贴片2、电磁带隙辐射结构4、阻抗匹配输入传输线5，开口凸字型辐射贴片2下端与阻抗匹配输入传输线5相连，微带基板1的下表面设有与阻抗匹配输入传输线5 和电磁带隙辐射结构4相对应的矩形金属接地板6，电磁带隙辐射单元3为正方形金属板， 正方形金属板中间打孔并穿过微带基板1和矩形金属接地板6。所述的微带基板1为Taconic-RF-35材料。所述的微带基板1的长度为50mm 52mm,宽度为38mm 40mm。所述的电磁带隙辐射单元3为正方形，正方形边长为4mm 4.2mm。所述的电磁带隙辐射单元3之间的间距相等，间距为0. 2mm 0. 3mm。所述的电磁带隙辐射单元3中间圆孔的半径为0. 4mm 0. 6mm。所述的开口凸字型辐射贴片2与阻抗匹配输入传输线5采用微带线馈电连接，特性阻抗为50 Ω，阻抗匹配输入传输线5的微带线宽度为2. 7mnT2. 75mm。所述的矩形金属接地板6的长度与微带基板1的长度相等，宽度为 17mm 18mm。实施例1基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线选择介电常数为3. 5的Taconic-RF-35材料制作微带基板，厚度为1. 52mm。微带基板的长度为51. 5mm，宽度为40mm。电磁带隙辐射单元的长和宽相等，为4mm。电磁带隙辐射单元间的间距相等，距相为0.2mm。电磁带隙辐射单元中间圆孔的半径为0.5mm。阻抗匹配输入传输线采用微带线馈电，特性阻抗为50 Ω，馈电端口的宽度为3. 45mm。所述的矩形金属接地板的高度为17. 7mm。采用R3767CH网络分析仪对基于电磁带隙结构的双频微带天线的插入损耗曲线和增益等辐射特性进行了测量所得的基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线在1 8GHz时的插入损耗曲线如图3。由图3可见，在1. 9125 2. 5887GHz 范围内插入损耗小于-10dB，完全可以覆盖无线局域网标准2. 4GHz段2. 40 2. 483GHz的整个频率范围；在5. 1251 6. 1445GHz范围内插入损耗小于_10dB，完全可以覆盖无线局域网标准5. 8GHz段5. 725 5. 85GHz的整个频率范围。基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线在2. 4GHz时的E面辐射方向图如图4，天线的主瓣增益达2. 8dBi，_3dB波束宽度为51°。基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线在2. 4GHz时的H面辐射方向图如图5，主瓣增益达2.72dBi，-3dB波束宽度为52°。基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线在5. 8GHz时的E面辐射方向图如图6，天线的主瓣增益达9. 7dBi，_3dB波束宽度为64. V ；基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线在5. 8GHz时的H面辐射方向图如图7，主瓣增益达9. 7dBi, -3dB波束宽度为63. 9°。
权利要求1.一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线，其特征在于包括微带基板 (1)、开口凸字型辐射贴片(2)、电磁带隙辐射单元(3)、电磁带隙辐射结构(4)、阻抗匹配输入传输线(5)、矩形金属接地板(6);8个电磁带隙辐射单元(3)分列为互不接触的两排构成电磁带隙辐射结构(4)，在阻抗匹配输入传输线(5)两侧分别设有一个电磁带隙辐射结构 (4)，微带基板(1)的上表面设有开口凸字型辐射贴片(2)、电磁带隙辐射结构(4)、阻抗匹配输入传输线(5)，开口凸字型辐射贴片(2)下端与阻抗匹配输入传输线(5)相连，微带基板(1)的下表面设有与阻抗匹配输入传输线(5)和电磁带隙辐射结构(4)相对应的矩形金属接地板(6)，电磁带隙辐射单元(3)为正方形金属板，正方形金属板中间打孔并穿过微带基板(1)和矩形金属接地板(6)。
2.如权利要求1所述的一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线，其特征在于所述的微带基板(1)为Taconic-RF-35材料。
3.如权利要求1所述的一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线，其特征在于所述的微带基板(1)的长度为50mm 52mm，宽度为38mm 40mm。
4.如权利要求1所述的一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线，其特征在于所述的电磁带隙辐射单元(3)为正方形，正方形边长为4mm 4. 2mm。
5.如权利要求1所述的一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线，其特征在于所述的电磁带隙辐射单元(3)之间的间距相等，间距为0. 2mm 0. 3mm。
6.如权利要求1所述的一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线，其特征在于所述的电磁带隙辐射单元(3)中间圆孔的半径为0. 4mm 0. 6mm。
7.如权利要求1所述的一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线，其特征在于所述的开口凸字型辐射贴片(2)与阻抗匹配输入传输线(5)采用微带线馈电连接，特性阻抗为50 Ω，阻抗匹配输入传输线(5)的微带线宽度为2. 7mnT2. 75mm。
8.如权利要求1所述的一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线，其特征在于所述的矩形金属接地板(6)的长度与微带基板(1)的长度相等，宽度为17mm 18mm。
专利摘要本实用新型公开了一种基于电磁带隙结构的开口凸字型双频微带天线。8个电磁带隙辐射单元分列为互不接触的两排构成电磁带隙辐射结构，在阻抗匹配输入传输线两侧分别设有一个电磁带隙辐射结构，微带基板的上表面设有开口凸字型辐射贴片、电磁带隙辐射结构、阻抗匹配输入传输线，开口凸字型辐射贴片下端与阻抗匹配输入传输线相连，微带基板的下表面设有与阻抗匹配输入传输线和电磁带隙辐射结构相对应的矩形金属接地板，电磁带隙辐射单元为正方形金属板，正方形金属板中间打孔并穿过微带基板和矩形金属接地板。本实用新型采用微带天线技术，采用微带线馈电方式，成本低，辐射特性好，结构简单，便于集成，满足无线局域网通信的要求。
文档编号H01Q1/38GK202308313SQ20112045108
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者宋美静, 李九生 申请人:中国计量学院